6 benzena dan turunannya A.
RUMUS MOLEKUL DAN SIFAT KHAS BENZENA
B.
TATA NAMA BENZENA
C.
KEGUNAAN TURUNAN BENZENA
Kata aromatik semula digunakan untuk menggambarkan zat-zat berbau harum dari buah-buahan, pepohonan dan hasil alam lainnya. Sekarang istilah aromatik ditujukan kepada senyawa yang berbentuk segi enam dengan tiga ikatan rangkap beselang-seling. Benzena adalah contoh senyawa aromatik yang memiliki rantai tertutup membentuk cincin benzena dengan rumus struktur C6H6. Diharapkan setelah mempelajari bab ini Anda dapat mendeskripsikan struktur benzena, tatanama turunan benzena, sifat-sifat benzena dan turunannya, pembentukan turunan benzena serta aplikasi benzena dan turunannya. Perhatikan peta konsep berikut ini.
200
KIMIA XII SMA
BENZENA
termasuk
membentuk
senyawa aromatik
orto
sifat fisika
meta
turunan benzena
posisi sifat kimia C H NO 6 5 2
menghasilkan
sifat C H SO H 6fisika 5 3
sulfonasi
C H X 6 5 asam benzoat
nitrasi
diantaranya
para
halogenasi
benzaldehid
toluena
A. RUMUS MOLEKUL DAN SIFAT KHAS BENZENA Benzena mempunyai rumus molekul C6H6. Bila dibandingkan dengan heksana (C6H14), maka seakan-akan benzena tampak sebagai suatu senyawa yang tidak jenuh, walaupun sesungguhnya tidak demikian. Kekule (1866) menetapkan bahwa molekul benzena mempunyai tiga buah ikatan rangkap. Ikatan rangkap pada benzena tidak mudah dioksidasi seperti ikatan rangkap pada senyawa lain. Ikatan tersebut tidak tetap, melainkan dinamis dan tempatnya selang-seling tidak berurutan, sehingga rumus struktur benzena dapat digambarkan sebagai berikut. H C H
C
C
H atau
H
C
C C H
H
KIMIA XII SMA
Pada pengukuran dengan difraksi sinar X ternyata jarak antara atomatom karbon dalam molekul benzena sama semua yaitu 1,39 Å. Hal itu berarti antara atom-atom C harus ada satu ikatan saja, yaitu suatu ikatan bukan ikatan tunggal, dan bukan pula suatu ikatan rangkap. Oleh karena itu dapat dikatakan bahwa benzena mempunyai suatu ikatan yang khas antara atom-atom C-nya, sehingga struktur benzena dinyatakan sebagai segi enam beraturan yang didalamnya terdapat suatu lingkaran.
Benzena mempunyai sifat-sifat sebagai berikut. a. Kurang reaktif b. Tidak dapat bereaksi adisi semudah alkena. 1. C6H6 + Br2 pada 25oC dalam keadaan gelap tidak bereaksi. 2. C6H6 + KMnO4 tidak dapat bereaksi. 3. C6H6 + asam dipanaskan tidak dapat bereaksi. 4.
katalis Ni
⎯ ⎯⎯⎯→
C 6 H 6 + 3H 2
suhu dan tekanan tinggi
C6 H12 (lambat)
c. Dapat mengalami reaksi substitusi 1. Benzena bereaksi dengan gas klor dengan katalis FeCl3 (halogenasi). katalis + Cl
2
FeCl
-Cl
+HCl
3
kloro benzena 2. Benzena bereaksi dengan gas brom dengan katalis FeBr3. katalis + Br
2
FeBr
-Br
+HBr
3
bromo benzena 3. Benzena bereaksi dengan asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat (Nitrasi). H SO + HNO
2
4
-NO
3
2
+H O 2
nitro benzena
201
202
KIMIA XII SMA
4. Benzena bereaksi dengan asam sulfat berasap (sulfonasi). -SO OH 2
+ HOSO OH
+H O
2
2
asam benzena sulfonat 5. Benzena bereaksi dengan alkil halida dengan katalis AlCl3 +CH
3
Cl
katalis
-CH
AlCl
3
+HCl
3
toulena (metil benzena) d. Benzena merupakan suatu metotoksin, yaitu suatu zat yang dapat merusakkan sumsum tulang dan menghambat pembentukan sel darah serta telah dibuktikan bahwa benzena bersifat karsinogen dalam binatang.
Latihan 1 1. Benzena mempunyai 3 buah ikatan rangkap. Dapatkah benzena diadisi seperti alkena? Jelaskan! 2. Tuliskan hasil reaksi dari reaksi-reaksi benzena berikut. a.
+ HCl
b.
+ C2H5 – Cl
B. TATA NAMA BENZENA Hasil substitusi atom H pada benzena oleh atom atau gugus lain akan membentuk turunan benzena. Cara memberi nama monosubstitusi benzena adalah sebagai berikut. 1. Benzena sebagai pokok dan subsitusinya sebagai awalan. Contoh: -Cl
klorobenzena (fenil klorida)
-Br
bromobenzena (fenil bromida)
-NO
2
nitrobenzena
KIMIA XII SMA
2. Benzena dan substituennya bersama-sama diberi nama. Contoh: -CH
3
toluena (Metil benzena)
-OH
NH
2
fenol (fenil alkohol)
anilin (aminobenzena)
O
O C
-SO H
C OH asam benzoat
3
H
asam benzenasulfonat
benzaldehide
Bila substituennya lebih dari satu dapat dengan penomoran. Pemberian nomor pada substituen diusahakan dengan angka yang terkecil. Untuk dua substituen posisinya dapat diberi awalan ortho (o). meta (m), atau para (p). Contoh: Cl
Cl 6
2
Cl Cl
3
5
4 1,2 diklorbenzena (o-diklorbenzena)
1,3 diklorbenzena (m-diklorbenzena)
Cl CH
3
CH
3
Cl 1,4 diklorbenzena (p-diklorbenzena)
1,2 diklorbenzena (o-silena)
203
204
KIMIA XII SMA
CH
3
CH
3
CH
3
1,3 dimetil benzena (m-silena) Cl
CH 3 1,4 dimetil benzena (p-silena) Cl
Cl
Br
Cl
NO
1,2,3 trikloro benzena
2-bromo-1-kloro-3-nitro benzena
CH
OH
3
O N
NO
2
NO
2
2
O N
NO
2
NO
2
2,4,6 trinitro toluena (TNT)
2
2,4,6-trinitro fenol (asam pikrat) CH Br
CH
2
2
gugus benzil
2
benzil bromida
Latihan 2 Berikan nama senyawa-senyawa turunan benzena di bawah ini! a.
CH2–CH3
I b.
CH2–OH
c.
d.
Br
Br
KIMIA XII SMA
COOH e. NO2
NO2
NO2
C. KEGUNAAN TURUNAN BENZENA Turunan benzena banyak berguna dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam bidang industri. Berikut ini akan dijelaskan rumus struktur dan kegunaan turunan benzena tersebut.
1. Nitro Benzena (C6H5NO2) Nitro benzena dibuat dari benzena ditambah asam nitrat pekat dan asam sulfat pekat. Nitro benzena merupakan zat cair berwarna kuning, dan beracun, digunakan untuk membuat anilin (C6H5NH2), dan dipakai juga sebagai aroma pada sabun. +HNO3
+H2SO4
-NO2
+H2O
2. Toluena (C6H5CH3) a. Pembuatan toluen dengan cara sintesis Friedel Crafts yang reaksinya sebagai berikut. CH
3
+CH3Cl
katalis AlCl3
+ 2NaCl
CH
3
Cl
+ 2Na + CH3Cl
+ 2NaCl
Toluena mempunyai sifat-sifat seperti berikut. a. Toluena yang mendidih dialiri gas klor dengan pengaruh sinar matahari akan terjadi:
205
206
KIMIA XII SMA
CH3
CH2Cl
toC
+ Cl2
+ HCl
benzil klorida
CH2Cl
+ Cl2
toC
CHCl2
+ HCl
benzil klorida
CHCl2
+ Cl2
toC
CCl3
+ HCl
benzil triklorida
b. Toluena direaksikan dengan campuran asam nitrat dan asam sulfat pekat akan terbentuk trinitrotoluena (TNT). CH3
CH3 +
3HNO3
H2SO4
O2N
NO2
+ 3H2O
NO2 TNT c. Toluena bereaksi dengan oksidator kuat (KMnO4 + H2SO4) menjadi asam benzoat. CH3
COOH +3
On
(KMnO4 + H2SO4)
+ H2O
Toluena digunakan sebagai bahan untuk membuat bahan peledak (TNT).
3. Fenol (C6H5OH) Fenol dibuat dengan cara berikut. a. Destilisai bertingkat tir arang batu. b. Na benzena sulfonat + NaOH padat dipanaskan
KIMIA XII SMA
SO2ONa
OH
+ NaOH
Na2SO3
Fenol mempunyai sifat-sifat sebagai berikut. a. Fenol murni kristal tak berwarna dan sangat berbau. b. Larutan fenol dalam air bersifat asam yang disebut air karbol atau asam karbol. c. Fenol dengan NaOH membentuk garam Na fenolat. d. Fenol tidak membentuk ester bila direaksikan dengan asam. e. Fenol tidak dapat dioksidasi. f. Garam fenolat bersifat elektrolit. Fenol berguna untuk: a. desinfektan; b. membuat zat warna; c. membuat plastik, misalnya bakelit adalah hasil kondensasi dari fenol dan metanal.
4. Asam Benzoat (C6H5–COOH) Asam benzoat dibuat dengan cara-cara berikut. a. oksidasi dari toluena b. CCl3 + NaOH 2H2O
COOH + 3HCl
Sifat-sifat asam benzoat adalah sebagai berikut. a. Asam benzoat bersifat asam lemah. b. Asam benzoat bersifat mengawetkan. c. Destilasi kering Na benzoat dan NaOH padat terbentuk benzena. COONa +
NaOH
+ Na2CO3
d. destilasi kering Na benzoat dan Na formiat terbentuk benzaldehide.
207
208
KIMIA XII SMA
O C
COONa + HCOONa
+ Na2CO3
H
Asam benzoat digunakan sebagai pengawet begitu pula garam natrium benzoat. Turunan asam benzoat antara lain: COOH
COOH OH
COOH
O O
C
O
CH3
C asam salisilat
O
CH3
metil salisilat
asetosal/aspirin
5. Benzaldehid Benzaldehide dibuat dari toluena, digunakan untuk parfum dan zat warna. O CH3
+ O2
katalis Fe2O3
C H
+ H2O
6. Senyawa dengan lebih dari satu inti benzena Contoh senyawa dengan lebih dari satu inti benzena berikut ini, ketiganya diperleh dengan destilasi bertingkat dari tir batu bara.
Naftalena
Antrasena
Fenantrena
Naftalena digunakan sebagai racun serangga. Naftalena, antrasena, dan fenantrena merupakan bahan dasar untuk membuat zat warna, pengharum, obat-obatan, dan bahan peladak.
KIMIA XII SMA
7. Stirena Stirena merupakan senyawa tidak jenuh, sehingga mudah berpolimerasi. Stirena digunakan sebagai bahan dasar pembuatan plastik. Rumus struktur stirena: CH=CH2
Stirena dibuat dengan reaksi berikut. a.
CH2-CH3
+CH2=CH2 etana
etil benzena
CH2-CH3
CH=CH2 +H2
dehidrogenasi katalis Al2O3+ZnO
b. Polimerisasi dari 1,3 butadiena H2 C
CH2 CH
+
CH2 C
CH
C
CH
H C
CH
H CH = CH2
CH2
C H2
CH HC
CH
HC
C
CH = CH2 + 2H2
CH
Latihan 3 Sebutkan kegunaan turunan benzena berikut. a. Nitro benzena d. Asam benzont b. Toluena e. Benzaldehid c. Fenol f. Striena
CH = CH2
209
210
KIMIA XII SMA
nc i u K a Ka t benzena
RANGKUMAN • Rumus molekul benzena C6H6, rumus
aromatik kekule
strukturnya
halogenasi nitrasi sulfonasi orto meta pura
• Benzena bersifat kurang reaktif. Benzena + Cl2 dengan katalis FeCl3 membentuk kloro benzena. C6H6 + HNO3
katalis FeCl3
C6H5Cl + HCl
• Benzena bereaksi dengan HNO3 pekat + H2SO4 pekat membentuk nitro benzena.
C6H6 + HNO3 H2SO4
C6H5NO2 + HCl
• Benzena bereaksi dengan asam sulfat berasap membentuk asam benzena sulfonat.
C6H6+H2SO4
C6H5SO2OH+H2O
• Benzena berekasi dengan alkil klorida dengan katalis AlCl3 membentuk alkil benzena
C6H6 + CH3Cl
katalis AlCl3
C6H5CH3 + HCl metil benzena
• Cara memberi nama hasil substitusi benzena Cl
Cl Cl
kloro benzena (fenil benzena)
1,2 dikloro benzena (ortho (O) dikloro benzena)
KIMIA XII SMA Cl
Cl 1,3 dikloro benzena (meta (m) dikloro benzena) Cl
Cl 1,4 dikloro benzena (para (p) dikloro benzena) Cl Cl Cl
1,2,3 triklor benzena
• Turunan benzena antara lain, sebagai berikut. a. Nitro benzena (C6H5NO2); digunakan untuk membuat anilin (C6H5NH2) dan dipakai juga sebagai aroma pada sabun. b. Toluena (C6H5CH3) untuk membuat TNT (bahan peledak). c. Fenol (C6H5OH); digunakan untuk desinfektan, membuat zat warna, dan membuat plastik. d. Asam benzoat (C6H6COOH); sebagai pengawet. e. Benzaldehide (C6H5CHO); digunakan untuk parfum dan zat warna. f. Stirena (C6H5CH=CH2), digunakan untuk membuat plastik.
211
212
KIMIA XII SMA
P
ELATIHAN SOAL
I. Pilihlah huruf a, b, c, d, atau e pada jawaban yang tepat! 1. Hasil reaksi antara benzena dengan gas hidrogen dengan katalis Ni pada suhu dan tekanan tinggi adalah .... a. heksana b. heksuna c. sikloheksena d. sikloheksana e. heksona 2. Bila benzena direaksikan dengan metil klorida dengan katalis AlCl3 akan terjadi .... a. anilin b. toluena c. fenol d. nitro benzena e. asam benzoat 3. Nama senyawa dengan rumus NH2
strukturnya
adalah ....
a. toluena b. fenol c. anilin d. asam benzoat e. silena 4. Bila toluena dioksidasi akan terbentuk .... a. fenol b. benzaldehide c. stirena d. asam benzoat e. asam benzena sulfonat
5. Nama yang benar senyawa CH3
adalah ....
CH3
a. 1, 2 dibromo benzena b. 1, 3 dibromo benzena c. 1, 4 dibromo benzena d. 4, 6 dibromo benzena e. para dibromo benzena 6. Destilasi kering Na benzoat dengan NaOH padat akan terjadi .... a. benzena b. toluena c. anilin d. fenol e. asam benzoat 7. Pasangan senyawa di bawah ini yang kedua-duanya bersifat asam adalah .... a. fenol dan asam benzoat b. fenol dan aanilin c. asam benzoat dan toluena d. toluena dan efnol e. anilin dan asam benzena sulfonat 8. Hasil penggabungan dua molekul 1,3 butadiena adalah .... a. stirena b. benzena c. 2 butana d. butana e. eoktena
KIMIA XII SMA
9. Senyawa berikut yang bersifat karsiogen teradap bintang adalah .... a. benzena b. naftalena c. antrasena d. toluena e. nitro benzena
10. Senyawa berikut yang digunakan sebagai bahan dasar pembuatan plastik adalah .... a. stirena b. benzena c. toluena d. anilin e. silena
II. Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini! 1. Tulislah reaksi pembuatan TNT! 2. Berilah nama senyawa berikut ini! a. CH3 CH3 b. C6H5CHO c.
CH2Br
d.
Cl Cl
Cl
Cl e.
CH2OH
3. Sebutkan sifat-sifat toluena! 4. Sebutkan sifat dan kegunaan fenol! 5. Sebutkan sifat dan kegunaan asam benzoat!
213
